Яшчэ адзін праект, які адносіцца да катэгорыі «Мегасайенс», нягледзячы на ​​свае невялікія памеры - Курчатаўскі токамак Т15-МД. Гэта ўстаноўка дазволіць вучоным даследаваць тэхналогіі кіраванага тэрмаядзернага сінтэзу і атрымаць фактычна невычэрпную і бяспечную з пункту гледжання экалогіі крыніцу энергіі.

Запуск года

2021 год, абвешчаны Годам навукі і тэхналогій у Расіі, адзначыўся запускам тэрмаядзернай усталёўкі токамак Т15-МД — гэта тараідальная камера з магнітнай шпулькай.

Тэрмін «такамак» з'явіўся яшчэ ў 50-х гадах мінулага стагоддзя, калі савецкія навукоўцы прыдумалі ўстаноўку ў форме абаранка, у цэнтры якога магнітнае поле ўтрымлівае разагрэтую да вялізных тэмператур плазму. З таго часу расійскія спецыялісты па-ранейшаму лепшыя ў працы з токамакамі, і пабудаваная ў 2021 годзе ўстаноўка не мае аналагаў у свеце, дзякуючы спалучэнню высокай магутнасці і кампактных памераў.

Токамак Т-15 МД поўнасцю спраектавалі і пабудавалі ў Расіі за 10 гадоў. Гэта мадыфікаваная версія рэактара Т-15, які працаваў у Курчатаўскім інстытуце з канца 1980-х. Ад свайго папярэдніка ён адрозніваецца Д-вобразнасцю - Т-15 меў круглы перасек плазмы і быў звышправодным. Д-вобразнае сячэнне плазмы, у сваю чаргу, дазваляе атрымліваць рэжым палепшанага ўтрымання, так званую Н-моду. H-мода - гэта такі рэжым існавання плазмы, калі цепластраты з яе рэзка зніжаюцца, а тэмпература ў цэнтры нарастае. H-мода з'яўляецца неабходнай для атрымання высокіх энергавыхадаў ад тэрмаядзернага гарэння ў токамаках. Атрымліваць такія рэжымы ў плазме круглага сячэння таксама рэальна, аднак у Д-вобразнай плазме можна дасягнуць значна больш сур'ёзных вынікаў. Токамак Т-15 МД уваходзіць у структуру міжнароднага тэрмаядзернага праекту ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Гэта першая пабудаваная ў Расіі за апошнія 20 гадоў новая тэрмаядзерная ўстаноўка.

«Для нашай краіны - гэта першы Д-вобразны Токамак сярэдніх памераў. Ёсць у Піцеры «Глобус-М2», але ён па лінейных памерах у 3-4 разы менш Т-15МД, і можа змясціцца ў дастаткова прасторным пакоі звычайнай кватэры. Для Т-15ДМ ужо неабходна памяшканне памерам з цэх, на кухню ён не змесціцца. І маштаб у дадзеным выпадку вельмі важны, каб былі высокія плазменныя параметры», - распавялі ў прэс-службе навукова-даследчага цэнтра «Курчатаўскі інстытут».

Новы токамак памерам усяго з невялікай дачнай хатка, але задачы перад ім каштуюць касмічнага маштабу: ён павінен запускаць тэрмаядзерныя рэакцыі, якія адбываюцца ў нетрах зорак. Гэта магчыма, дзякуючы тэмпературы ў токамаку, якая можа дасягаць 100 мільёнаў градусаў цэльсія - гэта ў 8 разоў больш, чым у цэнтры Сонца. Токамак Т-15 МД будзе выкарыстоўвацца для рашэння даследчых задач. Засваенне тэхналогіі кіраванага тэрмаядзернага сінтэзу (УТС) дазволіць атрымаць фактычна невычэрпную і экалагічна бяспечную крыніцу энергіі. Такі рэактар, дзякуючы здольнасці працаваць на бяспечным і даступным паліве - дэйтэрыі і трытыі - павінен дапамагчы замяніць атамныя электрастанцыі. Так, тэрмаядзерны сінтэз можа забяспечыць чалавецтва чыстай энергіяй на многія гады наперад, таму запуск такой устаноўкі - вялікі крок на гэтым шляху.

Плазма і іншыя задачы токамака

На токамаку Т-15МД плануецца вывучаць шэраг характарыстык плазмы і асаблівасці паводзін паводзін розных элементаў у гэтым агрэгатным стане. Сярод іх - турбулентнасць і транспартныя працэсы, а таксама занальныя плыні - крытычна важныя параметры для ўтрымання плазмы ў кантраляваным стане. Для гэтага ж плануецца праводзіць даследаванні ролі электрычнага поля і кручэнні ва ўтрыманні і пераходзе плазмы ў розныя моды. Асабліва важным для навукоўцаў уяўляецца вывучэнне пераходу плазмы ў так званую L-моду. Для L-моды характэрна негатыўная залежнасць часу жыцця плазмы ад магутнасці нагрэву, а таксама дэградацыя ўтрымання плазмы (зніжэнне часу жыцця) і ўнутраныя змены турбулентных патокаў у плазме. Простым мовай, пры пераходзе ў L-моду плазменны абаранак ўнутры токамака мае рызыку разбурыцца пры нагрэве, і запуск давядзецца пачынаць зноўку. Будуць даследавацца і матэрыялы першай сценкі і дывертара, якія павінны будуць вытрымоўваць каласальны нагрэў. Сярод перспектыўных элементаў пазначаны бор, берылій, літый, вальфрам. І гэта далёка не поўны спіс таго, што трэба даведацца вучоным.

«Тэрмаядзерны сінтэз - вельмі складаная і вельмі дарагая тэхналогія. І мы тут займаем у свеце лідзіруючыя пазіцыі. Даследаванні ў гэтай галіне вядуць нас да новай энергетыкі, да стварэння плазменных тэхналогій, новых матэрыялаў... Курчатаўскі інстытут заўсёды адрозніваўся тым, што мы працавалі ад ідэі, якую прапаноўвалі і фармулявалі, - і да канчатковага выніку, да ўкаранення ў практыку. Так было з атамным праектам, тое ж адбываецца і з тэрмаядзерным сінтэзам», - падкрэсліў прэзідэнт НДЦ «Курчатаўскі інстытут» Міхаіл Кавальчук на ўрачыстым запуску рэактара.Вывучаць плазму навукоўцам крытычна важна. У першую чаргу, навукоўцы павінны высветліць прыроду ўтрымання энергіі і часціц у плазме замкнёных магнітных пастак і, як следства, струменяў цяпла і часціц з плазмы на сценку вакуумнай камеры. У будучыні гэта дазволіць будаваць больш маштабныя тэрмаядзерныя праекты і дазволіць чалавецтву вырашыць пытанне ўзрастаючай патрэбнасці ў электраэнергіі, якое нарастае з кожным годам.

З гэтага выцякаюць сур'ёзныя пытанні - якая роля розных параметраў ва ўтрыманні плазмы, як на ўтрыманне і на струмені ўплывае турбулентнасць, электрычнае поле або профіль тэмпературы плазмы. Навукоўцы ўжо дастаткова шмат ведаюць пра гэта, але ім усё ж яшчэ трэба шмат чаго вывучыць. Апроч чыста фізічных задач, якія ўяўляюць сабой даследаванні струменяў, турбулентнасці, і ролі электрычнага поля ва ўтрыманні, існуюць яшчэ і тэхналагічныя даследаванні. Яны складаюцца з узаемадзеянне плазма-сценка, вывучэнне матэрыялаў першай сценкі вакуумнай камеры, падтрыманне току плазмы неіндуктыўнымі метадамі, а таксама прадухіленне зрываў плазмы. Адказы на многія гэтыя пытанні навукоўцы змогуць атрымаць, калі Токамак Т 15-МД выйдзе на свае поўнамаштабныя магчымасці эксплуатацыі. Мадэрнізацыю рэактара плануецца завяршыць да 2024 года.

bbabo.Net